踏著(zhù)工業(yè)化、智能化、綠色化的浪潮，西安市建筑業(yè)不斷加快轉型升級。4天蓋一層樓的造樓機、像搭積木一樣蓋房子的裝配式建筑、智慧工地監測系統、項目施工現場(chǎng)的機器人“工友”、會(huì )“自主呼吸”的超低能耗房子……如今在西安的建設項目中，多種智能建造“黑科技”大展身手。
在建筑業(yè)由“建造”邁向“智造”的過(guò)程中，含“新”量不斷提升。當越來(lái)越多新技術(shù)、新材料、新工藝從理論變?yōu)楝F實(shí)，不僅使現場(chǎng)施工的安全性得到提高，而且讓城市的建設步伐和節能降碳跑出了“加速度”，支撐整個(gè)建筑行業(yè)向“新”發(fā)展。
給高樓大廈穿上“溜冰鞋”
隔震技術(shù)支撐建筑“以柔克剛”
在同樣劇烈的晃動(dòng)中，展臺上三個(gè)建筑模型的狀態(tài)卻不盡相同。傳統結構建筑模型及上方的水杯均出現劇烈晃動(dòng)；采用減震技術(shù)的建筑模型出現了左右搖擺，杯中的水也晃動(dòng)明顯；而隔震結構建筑模型，只見(jiàn)地下部分一個(gè)看上去極像彈簧的裝置扭來(lái)扭去，但地上樓體部分僅出現了極小幅度的平行移動(dòng)，肉眼幾乎分辨不出來(lái)，杯中的水甚至也沒(méi)有任何漣漪。
隔震結構建筑為何會(huì )如此穩固？“因為采用隔震技術(shù)的建筑安裝了隔震支座，就好比是人穿上了‘溜冰鞋’。在運動(dòng)中只是腳下移動(dòng)，整個(gè)身體并未受到較大影響?！眮?lái)自陜建集團未來(lái)城市創(chuàng )新科技有限公司工程抗震研究中心的技術(shù)人員王佳佳介紹道，“傳統建筑抗震理念是硬碰硬，‘以剛制剛’，主要手段是憑借鋼筋混凝土增加構件的剛度；而隔震技術(shù)的核心理念是‘以柔克剛’，在建筑物的基礎或下部結構同上部結構之間設置隔震裝置，減少輸入到上部結構的地震能量，這樣可以把地震作用大大降低。同時(shí)節約鋼筋混凝土用量，節約建筑綜合造價(jià)10%，每平方米建筑可節碳30～80千克?！?/span>
在模型旁由橡膠、鋼板、鉛芯層層黏合組成的圓形“黑疙瘩”，這便是使建筑隔震的“奧秘”所在。它是由一層橡膠、一層鋼板硫化而成的疊層橡膠支座，數量、規格都需按照不同的建筑物結構來(lái)“排列”。從專(zhuān)業(yè)角度而言，每個(gè)隔震支座的生產(chǎn)，都得按照建筑物的所在地質(zhì)條件、建筑物結構整體特性和結構布置、結構剛度等各種因素精確計算、量身定做，既要做到符合建筑物的垂直承載力及垂直剛度，又要實(shí)現有穩定的復位能力、抗老化性、耐久性、防火性、耐酸堿等，以達到建筑物減少地震反應的目的。采用該裝置的房屋能減少地震力50%～80%，抗震能力是傳統建筑的8～10倍，能達到“中震不壞，大震可修，特大震不倒”的效果。
建筑隔震技術(shù)除了在建筑的地基部分增加特別的隔震裝置形成隔震層外，在建筑物內部的重要連接部位，例如通風(fēng)管道、天然氣管道、橋架等也會(huì )增加一些柔性連接模塊，這樣可以讓建筑內的管網(wǎng)設施在地震中同樣免遭損毀，避免引發(fā)次生災害。
目前建筑隔震技術(shù)已成功應用于西安市碑林博物館改擴建工程，92套隔震橡膠支座，54套彈性滑板支座……在保證了建筑安全的同時(shí)，也為館藏珍貴文物提供全生命周期的抗震保護。此外，正在施工中的西安戲劇學(xué)院等也都采用了這項新技術(shù)。
“碳”路未來(lái)
節能減排讓建筑“綠”起來(lái)
一直以來(lái)，預拌混凝土、水泥制品一直都是高排放和高能耗的大戶(hù)，如何讓建造過(guò)程節能減排，使建筑達到綠色標準，建筑行業(yè)近幾年來(lái)不斷摸索。
基于混凝土碳排放的構成，混凝土的碳減排技術(shù)路線(xiàn)很清晰，一個(gè)方向是在混凝土中通過(guò)減少水泥的使用，從而降低碳排放；另一個(gè)方向是提高混凝土的性能。
微型混凝土攪拌站模型。與以往混凝土攪拌站不同的是，這個(gè)新設備上多了幾個(gè)像馬達一樣的裝置。有了這個(gè)裝置，混凝土攪拌機攪拌軸在低速攪拌的同時(shí)，還能以每分鐘1500~1600的頻次高頻次振動(dòng)，實(shí)現各種物料間相互碰撞，對流擴散，從而促使物料顆粒，尤其是水泥顆粒彌散分布達到混凝土結構勻質(zhì)。在保證強度和其他性能的前提下，與傳統攪拌技術(shù)對比，這種混凝土振動(dòng)攪拌技術(shù)，每生產(chǎn)1立方米的混凝土可節約水泥5%左右，約15千克，即生產(chǎn)成本降低7.5元，同時(shí)減少二氧化碳排放11公斤。以2021年陜西省水泥產(chǎn)量6678.82萬(wàn)噸計算，可節省水泥約334萬(wàn)噸，節約成本約16.7億元，減少碳排放約250萬(wàn)噸，相當于新植樹(shù)2000余萬(wàn)株。
除此之外，目前大部分現有混凝土配料設計較粗放，并未達到原料組成與結構的最優(yōu)化，一方面造成材料浪費，另一方面混凝土結構較易形成內部孔隙等缺陷，造成耐久性能劣化。利用混凝土振動(dòng)攪拌后，在配料相同的情況下，其強度能提升8%，攪拌時(shí)間縮短20%，混凝土含氣量得到改善，微氣泡孔徑分布得以?xún)?yōu)化，有利于打造長(cháng)壽命預制構件和大型構造物，能大幅提升建筑物的使用壽命。
“科學(xué)家+工程師”模式
實(shí)現產(chǎn)研融合無(wú)縫對接
建筑行業(yè)步入綠色、節能、可持續的發(fā)展階段，離不開(kāi)大量的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才。在傳統粗放建造方式向新型工業(yè)化建造方式轉變的過(guò)程中，大力發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，最直觀(guān)的表現即是企業(yè)研發(fā)投入持續增加，競爭力不斷提升。“科學(xué)家+工程師”模式就是推動(dòng)技術(shù)革新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展“雙向奔赴”。
2021年，陜西省科技廳制定了秦創(chuàng )原“科學(xué)家+工程師”隊伍項目方案，設立專(zhuān)項資金支持我省“科學(xué)家+工程師”隊伍項目。陜建集團抓住機遇，與西安交通大學(xué)共同成立了未來(lái)城市建設與管理創(chuàng )新聯(lián)合研究中心，創(chuàng )建了獨具特色的“三位一體”科技革新驅動(dòng)陣地。
該中心通過(guò)組建“科學(xué)家+工程師”團隊，科學(xué)運用“揭榜掛帥”的創(chuàng )新模式，對項目建設過(guò)程中遇到的“卡脖子”專(zhuān)項技術(shù)難題開(kāi)展定向科研攻關(guān)，建筑隔震技術(shù)、混凝土振動(dòng)攪拌技術(shù)、裝配式建筑、垃圾發(fā)電、光伏源網(wǎng)荷儲一體化新興產(chǎn)業(yè)均是由各個(gè)工程項目部提出的“考題”，交由“三位一體”科技創(chuàng )新驅動(dòng)平臺，面向中國建筑科學(xué)研究院、清華大學(xué)、同濟大學(xué)等國內頂級建筑技術(shù)研發(fā)機構征集“答案”，最終將“最優(yōu)解”應用于實(shí)際的建筑施工中，將科技創(chuàng )新“最大變量”，轉化為促進(jìn)建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的“最大增量”。通過(guò)這樣的科研、開(kāi)發(fā)、應用于一體的創(chuàng )新體系，為行業(yè)提供了源源不斷的創(chuàng )新活力和技術(shù)支持，推動(dòng)了科研成果的轉化和應用，并取得了良好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。
當綠色低碳理念融入設計、施工、運營(yíng)的全過(guò)程，建筑業(yè)逐步釋放出巨大的發(fā)展潛力，將實(shí)現良好的資源和環(huán)境效益。一磚一瓦筑廣廈，譜寫(xiě)建筑業(yè)高質(zhì)量的新篇章。
